DE102015004811A1 - Hydraulic-pneumatic device for impulse joining - Google Patents

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Abstract

Aufgabe: Die Fügevorrichtung soll genau begrenzte Kraftimpulse auf die zu fügenden Bauteile aufbringen, dabei ein kostengünstiges Fügen ermöglichen und einen automatischen oder teilautomatischen Ablauf des Prozesses bewirken. Lösung: Im Kraftfluss zwischen einem ersten pneumatischen Zylinder (4) und einem Stößel (12) ist ein erster hydraulischer Zylinder (6) verschieblich angeordnet, der über eine oder mehrere Druckmittelleitungen (11) mit einem zweiten hydraulischen Zylinder (7) hydraulisch verbunden ist, wobei der zweite hydraulischen Zylinder (7) mit einem zweiten pneumatische Zylinder (5) in einem zweiten Gestell (9) mechanisch zusammenwirkt. Anwendung: Fügen von Bauteilen für Elektromagnete oder Elektromoren zur Betätigung von Ventilen, Kupplungen oder Pumpen.Task: The joining device is intended to apply precisely limited force pulses to the components to be joined, thereby enabling cost-effective joining and effecting an automatic or semi-automatic sequence of the process. Solution: In the power flow between a first pneumatic cylinder (4) and a plunger (12), a first hydraulic cylinder (6) is displaceably connected, which is hydraulically connected via one or more pressure medium lines (11) with a second hydraulic cylinder (7), wherein the second hydraulic cylinder (7) mechanically cooperates with a second pneumatic cylinder (5) in a second frame (9). Application: Joining components for electromagnets or electric motors for the actuation of valves, couplings or pumps.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fügen von Bauteilen mittels kurzzeitiger Kraftimpulse entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.The invention relates to a device for joining components by means of momentary force pulses according to the preamble of the first claim.

Stand der TechnikState of the art

Zum Impulsfügen sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, die durch schlagartige Belastung oder impulsartige Kräfte das Fügen von Bauteilen erleichtern oder überhaupt erst ermöglichen sollen.For impulse joining, various devices are known which facilitate the joining of components by abrupt loading or impulsive forces or are intended to enable them at all.

Der Begriff Impuls wird dabei nicht im physikalischen Sinn als Produkt von Masse und Geschwindigkeit verwendet, sondern als Ausdruck der kurzzeitigen Wirkung der eingesetzten Kraft, wobei die Dauer der Kraftwirkung in der Regel kleiner als 20 ms ist.The term impulse is not used in the physical sense as a product of mass and velocity, but as an expression of the short-term effect of the force used, the duration of the force effect is usually less than 20 ms.

Dabei dienen die aufgebrachten Impulse einerseits dem Ineinanderschieben der zu fügenden Bauteile, aber andererseits auch der gegenseitigen Anpassung von nicht parallel zur Fügerichtung stehenden Anschlagflächen der betroffenen Bauteile. Eine solche Anpassung der Flächen soll in der Regel nur kleinräumlich durch Einebnung von Oberflächenrauhigkeiten oder Einschlagen von Fremdpartikeln erfolgen, großräumliche Verformungen sind zumeist unerwünscht und werden durch die richtige Dosierung der Impulse vermieden. Die Anpassung der genannten Flächen dient der Verbesserung der elektrischen oder der magnetischen Leitfähigkeit des Übergangs zwischen den betreffenden Bauteilen.The applied pulses serve on the one hand the telescoping of the components to be joined, but on the other hand also the mutual adaptation of not parallel to the joining direction stop surfaces of the affected components. As a rule, such an adaptation of the surfaces should only be carried out on a small scale by leveling surface roughness or impacting foreign particles, large-scale deformations are usually undesirable and are avoided by the correct dosage of the pulses. The adaptation of said surfaces serves to improve the electrical or the magnetic conductivity of the transition between the respective components.

Die richtige Dosierung kann durch Berechnungen eingegrenzt werden, letztlich sind aber Versuche erforderlich, um die Impulse richtig zu bestimmen.The correct dosage can be limited by calculations, but in the end, experiments are required to determine the pulses correctly.

Dazu werden die Impulse entweder durch eine Amplitude, eine Anstiegszeit, eine Haltezeit und eine Abfallzeit beschrieben oder durch ein Amplitudenspektrum in einem bestimmten Frequenzband.For this purpose, the pulses are described either by an amplitude, a rise time, a hold time and a fall time, or by an amplitude spectrum in a certain frequency band.

Aufgabetask

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll genau begrenzte Kraftimpulse auf die zu fügenden Bauteile aufbringen, dabei ein kostengünstiges Fügen ermöglichen und einen automatischen oder teilautomatischen Ablauf des Prozesses bewirken.The device according to the invention is intended to apply precisely limited force pulses to the components to be joined, thereby enabling cost-effective joining and effecting an automatic or semi-automatic sequence of the process.

Lösungsolution

Die Aufgaben werden durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche gelöst, die beiden letzten Ansprüche beschreiben zwei Verfahren zur Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.The objects are achieved by the characterizing features of the claims, the last two claims describe two methods of using the device according to the invention.

Die Kraftimpulse werden von einem ersten hydraulischen Zylinder erzeugt, der insgesamt verschieblich im Kraftfluss zwischen einem ersten pneumatischen Zylinder und den zu fügenden Bauteilen angeordnet ist.The force pulses are generated by a first hydraulic cylinder, which is arranged in total displaceable in the power flow between a first pneumatic cylinder and the components to be joined.

Dabei bringt der erste pneumatische Zylinder die Presskraft auf, die erforderlich ist, um die Bauteile aufeinanderzudrücken. Dazu ist er in ein erstes Gestell eingebaut, das auch die Bauteile abstützt.The first pneumatic cylinder applies the pressing force required to press the components together. For this purpose, it is installed in a first frame, which also supports the components.

Die Presskraft ist so eingestellt, dass sie nicht ausreicht, um die Bauteile ineinanderzuschieben oder um die Berührflächen der Bauteile zu verformen. Erst mit den zusätzlichen Kraftimpulsen des ersten hydraulischen Zylinders kann der Fügevorgang oder der Umformvorgang abgeschlossen werden. Der erste hydraulische Zylinder muss zusätzlich abgestützt werden, denn seine Impulskraft hat eine Amplitude, die größer ist als die Presskraft des ersten pneumatischen Zylinders.The pressing force is set so that it is not sufficient to telescope the components or to deform the contact surfaces of the components. Only with the additional force pulses of the first hydraulic cylinder, the joining process or the forming process can be completed. The first hydraulic cylinder must be additionally supported, because its impulse force has an amplitude which is greater than the pressing force of the first pneumatic cylinder.

Eine solche Abstützung wird entweder quasistatisch durch eine steuerbare Rückstoßbremse bewirkt, die die Kolbenstange des ersten pneumatischen Zylinders umfasst und sich an dem ersten Gestell abstützt, oder dynamisch durch die Masse der beweglichen Teile des ersten pneumatischen Zylinders, vorrangig des Kolbens und der Kolbenstange, sowie der zugehörigen Verbindungsbauteile und des Zylinderrohrs des ersten hydraulischen Zylinders. Erforderlichenfalls wird die abstützende Masse durch eine Zusatzmasse erhöht. Im Fall der dynamischen Abstützung werden die zu fügenden Bauteile durch die Masse des ersten Gestells abgestützt.Such support is effected either quasi-statically by a controllable recoil brake, which comprises the piston rod of the first pneumatic cylinder and is supported on the first frame, or dynamically by the mass of the moving parts of the first pneumatic cylinder, primarily the piston and the piston rod, and the associated connection components and the cylinder tube of the first hydraulic cylinder. If necessary, the supporting mass is increased by an additional mass. In the case of dynamic support, the components to be joined are supported by the mass of the first frame.

Damit der erste hydraulische Zylinder Kraftimpulse erzeugen kann, wird er durch einen zweiten hydraulischen Zylinder mit Druckflüssigkeit versorgt. Dieser zweite hydraulische Zylinder ist zusammen mit einem zweiten pneumatischen Zylinder in einem zweiten Gestell mechanisch verbunden.In order for the first hydraulic cylinder to generate force pulses, it is supplied with hydraulic fluid by a second hydraulic cylinder. This second hydraulic cylinder is mechanically connected together with a second pneumatic cylinder in a second frame.

Die Kraftimpulse werden erzeugt, indem der zweite pneumatische Zylinder, der im Vergleich mit dem ersten pneumatischen Zylinder eine relativ große Kolbenfläche und einen relativ kleinen Hub aufweist, kurzzeitig mit Druckluft versorgt wird.The force pulses are generated by the second pneumatic cylinder, which has a relatively large piston area and a relatively small stroke in comparison with the first pneumatic cylinder, is briefly supplied with compressed air.

Der Kraftimpuls auf den zweiten hydraulischen Zylinder bewirkt einen heftigen Druckstoß und eine Volumenverschiebung in der Leitung zwischen den beiden hydraulischen Zylindern, und dieser Druckstoß bewirkt dann den oben beschriebenen Kraftimpuls auf die zu fügenden Bauteile.The force pulse on the second hydraulic cylinder causes a violent surge and a volume shift in the line between the two hydraulic cylinders, and this pressure surge then causes the above-described force pulse on the components to be joined.

Nach dem Kraftimpuls wird die gegebenenfalls angeschlossene Rückstoßbremse gelöst und der erste pneumatische Zylinder fährt weiter aus. Dabei wird auch Flüssigkeit aus dem ersten hydraulischen Zylinder in den zweiten hydraulischen Zylinder verdrängt, als Folge davon wird der zweite pneumatische Zylinder zurückgestellt. Diese Zurückstellung wird auch durch Elastizitäten in dem hydraulischen Kraftübertragungssystem gefördert.After the force pulse, the optionally connected recoil brake is released and the first pneumatic cylinder continues to drive. It also liquid from the first displaced hydraulic cylinder in the second hydraulic cylinder, as a result of which the second pneumatic cylinder is reset. This reset is also promoted by elasticities in the hydraulic power transmission system.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine sehr genaue Dosierung der aufgebrachten Kraftimpulse, denn die Höhe der Kraftimpulse wird über den hydraulischen Druck in der Leitung zwischen den beiden Zylindern elektrisch gemessen. Dabei wird das Drucksignal zur Steuerung des Ablaufs verwendet, indem der Vorschub des ersten pneumatischen Zylinders angehalten wird, wenn ein erster Grenzdruck P1 erreicht wurde und der Vorschub des zweiten pneumatischen Zylinders angehalten wird, wenn ein zweiter Grenzdruck P2 erreicht wurde.The inventive device allows a very accurate dosage of the applied force pulses, because the height of the force pulses is measured electrically via the hydraulic pressure in the line between the two cylinders. The pressure signal is used to control the process by stopping the advance of the first pneumatic cylinder when a first limit pressure P1 has been reached and the advance of the second pneumatic cylinder is stopped when a second limit pressure P2 has been reached.

Ein kostengünstiges Fügen der Bauteile wird erreicht, weil der erste pneumatische Zylinder und das zugehörige Gestell eine geeignete Fügevorrichtung darstellen und die Kraft des ersten pneumatischen Zylinders nicht übermäßig hoch sein muss, man kann also eine vergleichsweise kleine Fügepresse einsetzen.A cost-effective joining of the components is achieved because the first pneumatic cylinder and the associated frame represent a suitable joining device and the force of the first pneumatic cylinder does not have to be excessively high, so you can use a relatively small joining press.

Der Fügeprozess lässt sich teilweise oder vollständig automatisieren, weil die Vorrichtung eine elektropneumatische Steuerung enthält, die mittels eines darin enthaltenen speicherprogrammierbaren elektronischen Steuergeräts den gesamten Ablauf steuert und überwacht.The joining process can be partially or fully automated because the device includes an electropneumatic controller that controls and monitors the entire process by means of a programmable logic controller included therein.

Die Überwachung geschieht durch die Messung des hydraulischen Drucks der beiden Zylinder durch eine hydraulisch-elektrische Druckmesseinrichtung und durch eine Messung der relativen Verschiebung der zu fügenden Bauteile durch eine mechanisch-elektrische Wegmesseinrichtung, mittels derer der Erfolg des Füge- oder Umformprozesses durch einem Vergleich der relativen Verschiebung mit Grenzwerten ermittelt wird.The monitoring is done by measuring the hydraulic pressure of the two cylinders by a hydraulic-electrical pressure measuring device and by measuring the relative displacement of the components to be joined by a mechanical-electrical displacement measuring device, by means of which the success of the joining or forming process by comparing the relative Displacement with limits is determined.

Anwendung:Application:

Fügen von Bauteilen für Elektromagnete oder Elektromoren zur Betätigung von Ventilen, Kupplungen oder Pumpen.Joining components for electromagnets or electric motors for actuating valves, couplings or pumps.

Bilder: 1 zeigt die erfindungsgemäße VorrichtungImages: 1 shows the device according to the invention

Beispielhafte AusführungExemplary embodiment

Eine Vorrichtung (1) gemäß 1 dient zum Fügen zweier oder mehrerer Bauteile (2, 3), wobei mindestens eines der Bauteile selbst ein Baugruppe sein kann. Die Vorrichtung besteht mindestens aus einem ersten pneumatischen Zylinder (4), mindestens einem ersten Gestell (8), einem Stößel (12) zur Kraftübertragung auf das erste Bauteil (2) und einer Bauteilaufnahme (19) zur Lagerung des zweiten Bauteils (3) im ersten Gestell (8).A device ( 1 ) according to 1 serves to join two or more components ( 2 . 3 ), wherein at least one of the components itself may be an assembly. The device consists of at least a first pneumatic cylinder ( 4 ), at least one first frame ( 8th ), a pestle ( 12 ) for transmitting power to the first component ( 2 ) and a component holder ( 19 ) for the storage of the second component ( 3 ) in the first frame ( 8th ).

Dabei ist im Kraftfluss zwischen dem ersten pneumatischen Zylinder (4) und dem Stößel (12) ein erster hydraulischer Zylinder (6) verschieblich angeordnet, der über eine oder mehrere Druckmittelleitungen (11) mit einem zweiten hydraulischen Zylinder (7) hydraulisch verbunden ist.It is in the power flow between the first pneumatic cylinder ( 4 ) and the plunger ( 12 ) a first hydraulic cylinder ( 6 ) arranged displaceably, which via one or more pressure medium lines ( 11 ) with a second hydraulic cylinder ( 7 ) is hydraulically connected.

Der zweite hydraulische Zylinder (7) wirkt mit einem zweiten pneumatischen Zylinder (5) in einem zweiten Gestell (9) mechanisch zusammen. Der zweite pneumatische Zylinder (5) beaufschlagt den zweiten hydraulischen Zylinder (7) mit einer impulsartigen Kraft, wenn er eingeschaltet wird.The second hydraulic cylinder ( 7 ) acts with a second pneumatic cylinder ( 5 ) in a second frame ( 9 ) mechanically together. The second pneumatic cylinder ( 5 ) acts on the second hydraulic cylinder ( 7 ) with a pulse-like force when turned on.

Wegen der hydraulischen Verbindung zwischen den beiden hydraulischen Zylindern wird eine impulsartige Kraft des ersten hydraulischen Zylinders (6) einerseits durch den Stößel (12) auf das erste Bauteil (2) bewirkt und andererseits entweder durch eine Rückstoßbremse (10) auf das erste Gestell übertragen (8), oder von der Masse des Kolbens (20) und der Kolbenstange (22) des ersten pneumatischen Zylinders (6) abgestützt.Because of the hydraulic connection between the two hydraulic cylinders, a pulse-like force of the first hydraulic cylinder ( 6 ) on the one hand by the plunger ( 12 ) on the first component ( 2 ) and on the other hand either by a recoil brake ( 10 ) transferred to the first frame ( 8th ), or the mass of the piston ( 20 ) and the piston rod ( 22 ) of the first pneumatic cylinder ( 6 ) supported.

Der erste hydraulische Zylinder (6) ist mittels der Druckmittelleitung (11) mit einem Ventilblock (13) verbunden und der Ventilblock (13) ist mittels einer weiteren Druckmittelleitung (11') mit dem zweiten hydraulischen Zylinder (7) verbunden. Dabei enthält der Ventilblock (13) mindestens ein Nachfüllventil (14) zum Befüllen der hydraulischen Zylinder und der Leitungen mit Flüssigkeit und eine hydraulisch-elektrische Druckmesseinrichtung (15), die mittels einer nicht dargestellten elektrischen Leitung mit einer Steuerung (16) verbunden ist.The first hydraulic cylinder ( 6 ) is by means of the pressure medium line ( 11 ) with a valve block ( 13 ) and the valve block ( 13 ) is by means of another pressure medium line ( 11 ' ) with the second hydraulic cylinder ( 7 ) connected. The valve block ( 13 ) at least one refill valve ( 14 ) for filling the hydraulic cylinders and the lines with liquid and a hydraulic-electrical pressure measuring device ( 15 ), which by means of an unillustrated electrical line with a controller ( 16 ) connected is.

In der Ausführung der Vorrichtung, die eine Rückstoßbremse (10) enthält, ist diese pneumatisch oder hydraulisch steuerbar, wobei sie so angesteuert wird, dass sie während einer Übertragung einer impulsartigen Kraft von dem ersten hydraulischen Zylinder (6) auf die Bauteile (2, 3) im eingeschalteten Zustand kraftübertragend auf das Gestell (8) wirkt und während eines Ausfahrens oder eines Einfahrens des ersten pneumatischen Zylinders (4) im ausgeschalteten Zustand keine nennenswerte Kraft zwischen dem Gestell (8) und der Kolbenstange (22) überträgt.In the embodiment of the device, which is a recoil brake ( 10 ), this is pneumatically or hydraulically controllable, wherein it is controlled so that during the transmission of a pulse-like force from the first hydraulic cylinder ( 6 ) on the components ( 2 . 3 ) in the switched-on state force-transmitting onto the frame ( 8th ) and during an extension or retraction of the first pneumatic cylinder ( 4 ) in the off state, no significant force between the frame ( 8th ) and the piston rod ( 22 ) transmits.

Wenn die Rückstoßbremse hydraulisch steuerbar ist, weist sie eine hydraulische Wirkfläche auf und ist vorzugsweise mit einem nicht dargestellten Rückschlagventil (23) versehen, das selbsttätig ein Vorschieben des ersten pneumatischen Zylinders ermöglicht und ein Zurückschieben verhindert. In diesem Fall ist ein nicht dargestelltes zusätzliches Wegeventil (24) vorgesehen, das ein Zurückfahren des ersten pneumatischen Zylinders ermöglicht.If the recoil brake is hydraulically controllable, it has a hydraulic active surface and is preferably with a non-illustrated check valve ( 23 ), which automatically allows advancement of the first pneumatic cylinder and prevents it from being pushed back. In this case, an additional, not shown Directional valve ( 24 ) is provided, which allows a retraction of the first pneumatic cylinder.

Die Rückstoßbremse ist mittels einer nicht dargestellten Leitung mit einer Steuerung (16) verbunden.The recoil brake is by means of a not shown line with a controller ( 16 ) connected.

Alternativ zu der Ausführung der Vorrichtung mit einer steuerbaren Rückstoßbremse wird die Impulskraft des ersten hydraulischen Zylinders (6) an der Masse des Kolbens (20) abgestützt, wobei vorteilhafterweise diese Masse durch eine nicht dargestellte Zusatzmasse (21) vergrößert ist, die mit dem Kolben (20) mechanisch verbunden ist.As an alternative to the embodiment of the device with a controllable recoil brake, the impulse force of the first hydraulic cylinder ( 6 ) on the mass of the piston ( 20 ) supported, wherein advantageously this mass by an additional mass, not shown ( 21 ), which is connected to the piston ( 20 ) is mechanically connected.

Der Stößel (12) wirkt vorteilhafterweise mit einer mechanisch-elektrischen Wegmesseinrichtung (18) zusammen, die ein zu dem Fügeweg der zu fügenden Bauteile (2, 3) proportionales Wegsignal in ein elektrisches Messsignal wandelt, das über eine elektrische Leitung mit einer Steuerung (16) verbunden ist.The pestle ( 12 ) acts advantageously with a mechanical-electrical displacement measuring device ( 18 ), the one to the joining path of the components to be joined ( 2 . 3 ) converts proportional path signal into an electrical measurement signal, which via an electrical line with a controller ( 16 ) connected is.

Zur Längenanpassung der Vorrichtung (1) an die zu fügenden Bauteile ist der Stößel (12) in seiner wirksamen Länge mechanisch einstellbar.For length adjustment of the device ( 1 ) to the components to be joined is the plunger ( 12 ) mechanically adjustable in its effective length.

Die Vorrichtung (1) enthält eine elektropneumatische Steuerung (16), die ihrerseits ein speicherprogrammierbares elektronisches Steuergerät (17) enthält.The device ( 1 ) contains an electropneumatic control ( 16 ), which in turn provide a programmable electronic control unit ( 17 ) contains.

Die Steuerung (16) ist mittels nicht dargestellter Leitungen mit den pneumatischen Zylindern (4, 5) verbunden.The control ( 16 ) is by means not shown lines with the pneumatic cylinders ( 4 . 5 ) connected.

Zum Betrieb der Vorrichtung werden zunächst die zu fügenden Bauteile (2, 3) in die Vorrichtung (1) eingelegt und der Stößel (12) wird eingestellt.For operation of the device, first the components to be joined ( 2 . 3 ) into the device ( 1 ) and the plunger ( 12 ) is set.

Dann wird die Steuerung (16) aktiviert, und folglich fährt der erste pneumatischen Zylinders (4) aus, bis zum Erreichen eines ersten Grenzdrucks P1 an der Druckmesseinrichtung (15).Then the controller ( 16 ), and consequently the first pneumatic cylinder ( 4 ) until reaching a first limit pressure P1 at the pressure measuring device ( 15 ).

Nach einem manuellen Starten des Programms in dem speicherprogrammierbaren Steuergerät (17) wird, wenn eine Rückstoßbremse vorhanden ist, der folgende Ablauf des Fügeprozesses vorzugsweise mehrfach gesteuert:

  • • Schließen der Rückstoßbremse (10)
  • • Beaufschlagen des zweiten pneumatischen Zylinders (5) mit Druck, dabei wird von dem zweiten hydraulischen Zylinder ein Ölvolumen auf den ersten hydraulischen Zylinder übertragen, und folgend daraus wird eine impulsartige Kraft von dem ersten hydraulischen Zylinder auf die zu fügenden Bauteile (2, 3) übertragen
  • • nachdem die Druckmesseinrichtung (15) das Erreichen eines zweiten Grenzdrucks P2 meldet, wird der Druck für den zweiten pneumatischen Zylinder (5) abgeschaltet
  • • Öffnen der Rückstoßbremse (10)
  • • der erste pneumatische Zylinder fährt weiter aus, dabei wird der erste hydraulische Zylinder (6) eingeschoben und wegen der dabei verdrängten
After manually starting the program in the programmable logic controller ( 17 ), if a recoil brake is present, the following sequence of the joining process is preferably controlled multiple times:
  • • closing the recoil brake ( 10 )
  • • applying the second pneumatic cylinder ( 5 ) with pressure, thereby, an oil volume is transferred from the second hydraulic cylinder to the first hydraulic cylinder, and following therefrom, a pulse-like force is applied from the first hydraulic cylinder to the components to be joined ( 2 . 3 ) transfer
  • • after the pressure measuring device ( 15 ) reports the reaching of a second limit pressure P2, the pressure for the second pneumatic cylinder ( 5 ) shut off
  • • opening the recoil brake ( 10 )
  • • the first pneumatic cylinder continues to move, the first hydraulic cylinder ( 6 ) and because of the thereby displaced

Flüssigkeit und wegen der Elastizität des Hydrauliksystems schiebt der zweite hydraulische Zylinder (7) den zweiten pneumatischen Zylinder (5) in seine Ausgangslage zurück.Fluid and because of the elasticity of the hydraulic system pushes the second hydraulic cylinder ( 7 ) the second pneumatic cylinder ( 5 ) back to its starting position.

Dabei werden die genannten Schritte des Ablaufs solange wiederholt, bis entweder die Wegmesseinrichtung (18) ein Signal meldet, das einen vorgegebenen Wegsollwert unterschreitet oder überschreitet, oder eine vorgegebene Höchstzahl von Impulsen erreicht ist.The said steps of the sequence are repeated until either the path measuring device ( 18 ) signals a signal that falls below or exceeds a predetermined path setpoint, or reaches a predetermined maximum number of pulses.

Ist keine Rückstoßbremse vorhanden, vereinfacht sich der Ablauf des Programms:

  • • Beaufschlagen des zweiten pneumatischen Zylinders (5) mit Druck, dabei wird von dem zweiten hydraulischen Zylinder ein Ölvolumen auf den ersten hydraulischen Zylinder übertragen, und folgend daraus wird eine impulsartige Kraft von dem ersten hydraulischen Zylinder auf die zu fügenden Bauteile (2, 3) übertragen
  • • nachdem die Druckmesseinrichtung (15) das Erreichen eines zweiten Grenzdrucks P2 meldet, wird der Druck für den zweiten pneumatischen Zylinder (5) abgeschaltet
  • • der erste pneumatische Zylinder fährt weiter aus, dabei wird der erste hydraulische Zylinder (6) eingeschoben und wegen der dabei verdrängten Flüssigkeit und wegen der Elastizität des Hydrauliksystems schiebt der zweite hydraulische Zylinder (7) den zweiten pneumatischen Zylinder (5) in seine Ausgangslage zurück,
If there is no recoil brake, the program procedure is simplified:
  • • applying the second pneumatic cylinder ( 5 ) with pressure, thereby, an oil volume is transferred from the second hydraulic cylinder to the first hydraulic cylinder, and following therefrom, a pulse-like force is applied from the first hydraulic cylinder to the components to be joined ( 2 . 3 ) transfer
  • • after the pressure measuring device ( 15 ) reports the reaching of a second limit pressure P2, the pressure for the second pneumatic cylinder ( 5 ) shut off
  • • the first pneumatic cylinder continues to move, the first hydraulic cylinder ( 6 ) and because of the thereby displaced liquid and because of the elasticity of the hydraulic system pushes the second hydraulic cylinder ( 7 ) the second pneumatic cylinder ( 5 ) back to its starting position,

Auch dabei werden die genannten Schritte des Ablaufs solange wiederholt, bis entweder die Wegmesseinrichtung (18) ein Signal meldet, das einen vorgegebenen Wegsollwert unterschreitet oder überschreitet, oder eine vorgegebene Höchstzahl von Impulsen erreicht ist.Again, the said steps of the process are repeated until either the path measuring device ( 18 ) signals a signal that falls below or exceeds a predetermined path setpoint, or reaches a predetermined maximum number of pulses.

Nach dem erfolgreichen Fügen wird der erste pneumatische Zylinder eingefahren und die gefügte Baugruppe entnommen.After successful joining, the first pneumatic cylinder is retracted and the assembled assembly removed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtung zum ImpulsfügenPulse joining device
22
Bauteilcomponent
33
Bauteilcomponent
44
Pneumatischer ZylinderPneumatic cylinder
55
Pneumatischer ZylinderPneumatic cylinder
66
Hydraulischer ZylinderHydraulic cylinder
77
Hydraulischer ZylinderHydraulic cylinder
88th
Gestellframe
99
Gestellframe
1010
RückstoßbremseRecoil brake
1111
DruckmittelleitungPressure medium line
1212
Stößeltappet
1313
Ventilblockmanifold
1414
Nachfüllventilrefill
1515
DruckmesseinrichtungPressure measuring device
1616
Elektropneumatische SteuerungElectropneumatic control
1717
Steuergerätcontrol unit
1818
Wegmesseinrichtungdisplacement measuring system
1919
Bauteilaufnahmecomponent pick
2020
Kolbenpiston
2121
Zusatzmasseadditional mass
2222
Kolbenstangepiston rod
2323
Rückschlagventilcheck valve
2424
Wegeventilway valve

Claims (9)

Vorrichtung (1) zum Fügen zweier oder mehrerer Bauteile (2, 3), wobei mindestens eines der Bauteile selbst ein Baugruppe sein kann, bestehend aus mindestens einem ersten pneumatischen Zylinder (4), mindestens einem ersten Gestell (8), einem Stößel (12) zur Kraftübertragung auf das erste Bauteil (2) und einer Bauteilaufnahme (19) zur Lagerung des zweiten Bauteils (3) im ersten Gestell (8), dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftfluss zwischen dem ersten pneumatischen Zylinder (4) und dem Stößel (12) ein erster hydraulischer Zylinder (6) verschieblich angeordnet ist, der über eine oder mehrere Druckmittelleitungen (11) mit einem zweiten hydraulischen Zylinder (7) hydraulisch verbunden ist, wobei der zweite hydraulischen Zylinder (7) mit einem zweiten pneumatische Zylinder (5) in einem zweiten Gestell (9) mechanisch zusammenwirkt, und wobei der zweite pneumatische Zylinder (5) den zweiten hydraulischen Zylinder (7) zeitweise mit einer impulsartigen Kraft beaufschlagt, und wobei die wegen der hydraulischen Verbindung zwischen den beiden hydraulischen Zylindern (6, 7) bewirkte impulsartige Kraft des ersten hydraulischen Zylinders (6) einerseits durch den Stößel (12) auf das erste Bauteil (2) und andererseits entweder durch eine Rückstoßbremse (10) auf das erste Gestell übertragen (8) wird, oder von den Massen eines Kolbens (20) und einer Kolbenstange (22) des ersten pneumatischen Zylinders (6) abgestützt wird.Contraption ( 1 ) for joining two or more components ( 2 . 3 ), wherein at least one of the components itself may be an assembly consisting of at least one first pneumatic cylinder ( 4 ), at least one first frame ( 8th ), a pestle ( 12 ) for transmitting power to the first component ( 2 ) and a component holder ( 19 ) for the storage of the second component ( 3 ) in the first frame ( 8th ), characterized in that in the power flow between the first pneumatic cylinder ( 4 ) and the plunger ( 12 ) a first hydraulic cylinder ( 6 ) is arranged displaceably, which via one or more pressure medium lines ( 11 ) with a second hydraulic cylinder ( 7 ) is hydraulically connected, wherein the second hydraulic cylinder ( 7 ) with a second pneumatic cylinder ( 5 ) in a second frame ( 9 ) mechanically cooperates, and wherein the second pneumatic cylinder ( 5 ) the second hydraulic cylinder ( 7 ) is temporarily subjected to a pulse-like force, and which due to the hydraulic connection between the two hydraulic cylinders ( 6 . 7 ) caused impulsive force of the first hydraulic cylinder ( 6 ) on the one hand by the plunger ( 12 ) on the first component ( 2 ) and on the other hand either by a recoil brake ( 10 ) transferred to the first frame ( 8th ), or from the masses of a piston ( 20 ) and a piston rod ( 22 ) of the first pneumatic cylinder ( 6 ) is supported. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste hydraulische Zylinder (6) mittels der Druckmittelleitung (11) mit einem Ventilblock (13) verbunden ist und dass der Ventilblock (13) mittels einer weiteren Druckmittelleitung (11') mit dem zweiten hydraulischen Zylinder (7) verbunden ist, wobei der Ventilblock (13) mindestens ein Nachfüllventil (14) zum Befüllen der hydraulischen Zylinder und der Leitungen mit Flüssigkeit und eine hydraulisch-elektrische Druckmesseinrichtung (15) enthält.Apparatus according to claim 1, characterized in that the first hydraulic cylinder ( 6 ) by means of the pressure medium line ( 11 ) with a valve block ( 13 ) and that the valve block ( 13 ) by means of a further pressure medium line ( 11 ' ) with the second hydraulic cylinder ( 7 ), wherein the valve block ( 13 ) at least one refill valve ( 14 ) for filling the hydraulic cylinders and the lines with liquid and a hydraulic-electrical pressure measuring device ( 15 ) contains. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstoßbremse (10) pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch steuerbar ist, wobei sie so angesteuert wird, dass sie während einer Übertragung einer impulsartigen Kraft von dem ersten hydraulischen Zylinder (6) auf das Bauteil (2) eine Haltekraft von der Kolbenstange (22) des ersten pneumatischen Zylinders (4) auf das erste Gestell (8) überträgt und während eines Ausfahrens oder eines Einfahrens des ersten pneumatischen Zylinders (4) keine nennenswerte Kraft von dem ersten Gestell (8) auf die Kolbenstange (22) überträgt.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the recoil brake ( 10 ) is controlled pneumatically, electrically or hydraulically, wherein it is controlled so that during a transmission of a pulse-like force from the first hydraulic cylinder ( 6 ) on the component ( 2 ) a holding force from the piston rod ( 22 ) of the first pneumatic cylinder ( 4 ) on the first frame ( 8th ) and during an extension or retraction of the first pneumatic cylinder ( 4 ) no significant force from the first frame ( 8th ) on the piston rod ( 22 ) transmits. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine hydraulisch steuerbare Rückstoßbremse eine hydraulische Wirkfläche aufweist und mit einem Rückschlagventil (23) versehen ist, das selbsttätig ein Vorschieben des ersten pneumatischen Zylinders ermöglicht und ein Zurückschieben verhindert, wobei ein zusätzliches Wegeventil (24) vorgesehen ist, das ein Zurückfahren des ersten pneumatischen Zylinders ermöglicht.Apparatus according to claim 3, characterized in that a hydraulically controllable recoil brake has a hydraulic active surface and with a check valve ( 23 ) is provided, which automatically allows advancement of the first pneumatic cylinder and prevents a pushing back, with an additional directional control valve ( 24 ) is provided, which allows a retraction of the first pneumatic cylinder. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dynamisch abstützend wirkende Masse des Kolbens (20) durch eine Zusatzmasse (21) vergrößert ist, die mit dem Kolben mechanisch verbunden ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the dynamically supporting mass of the piston ( 20 ) by an additional mass ( 21 ), which is mechanically connected to the piston. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (12) mit einer mechanisch-elektrischen Wegmesseinrichtung (18) zusammenwirkt, die ein zu dem Fügeweg der zu fügenden Bauteile (2, 3) proportionales Wegsignal in ein elektrisches Messsignal wandelt.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the plunger ( 12 ) with a mechanical-electrical displacement measuring device ( 18 ) interacting with one another to the joining path of the components to be joined ( 2 . 3 ) converts proportional path signal into an electrical measurement signal. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (12) in seiner wirksamen Länge mechanisch einstellbar ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the plunger ( 12 ) is mechanically adjustable in its effective length. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine elektropneumatische Steuerung (16) enthält, die ihrerseits ein speicherprogrammierbares elektronisches Steuergerät (17) enthält, das nach einem Einlegen der zu fügenden Bauteile (2, 3) in die Vorrichtung (1), einem Ausfahren des ersten pneumatischen Zylinders (4) bis zum Erreichen eines ersten Grenzdrucks P1 an der Druckmesseinrichtung (15) und einem manuellen Starten des Programms den folgenden Ablauf des Fügeprozesses vorzugsweise mehrfach steuert: • Schließen der Rückstoßbremse (10) • Beaufschlagen des zweiten pneumatischen Zylinders (5) mit Druck, dabei wird von dem zweiten hydraulischen Zylinder ein Ölvolumen auf den ersten hydraulischen Zylinder übertragen, und folgend daraus wird eine impulsartige Kraft von dem ersten hydraulischen Zylinder auf die zu fügenden Bauteile (2, 3) übertragen • nachdem die Druckmesseinrichtung (15) das Erreichen eines zweiten Grenzdrucks P2 meldet, wird der Druck für den zweiten pneumatischen Zylinder (5) abgeschaltet • Öffnen der Rückstoßbremse (10) • der erste pneumatische Zylinder fährt weiter aus, dabei wird der erste hydraulische Zylinder (6) eingeschoben und wegen der dabei verdrängten Flüssigkeit und wegen der Elastizität des Hydrauliksystems schiebt der zweite hydraulische Zylinder (7) den zweiten pneumatischen Zylinder (5) in seine Ausgangslage zurück, wobei die genannten Schritte des Ablaufs solange wiederholt werden, bis entweder die Wegmesseinrichtung (18) ein Signal meldet, das einen vorgegebenen Wegsollwert unterschreitet oder überschreitet, oder eine vorgegebene Höchstzahl von Impulsen erreicht ist.Device according to Claim 3, characterized in that the device has an electropneumatic control ( 16 ), which in turn contains a programmable logic controller ( 17 ) after inserting the components to be joined ( 2 . 3 ) into the device ( 1 ), an extension of the first pneumatic cylinder ( 4 ) until a first limit pressure P1 at the pressure measuring device ( 15 ) and a manual start of the program, the following sequence of the joining process preferably multiple controls: • closing the recoil brake ( 10 ) • Applying pressure to the second pneumatic cylinder ( 5 ) with pressure, thereby, an oil volume is transferred from the second hydraulic cylinder to the first hydraulic cylinder, and following this becomes a pulse-like force of the first hydraulic cylinder on the components to be joined ( 2 . 3 ) after the pressure measuring device ( 15 ) reports the reaching of a second limit pressure P2, the pressure for the second pneumatic cylinder ( 5 ) • opening the recoil brake ( 10 ) • the first pneumatic cylinder continues to move, the first hydraulic cylinder ( 6 ) and because of the thereby displaced liquid and because of the elasticity of the hydraulic system pushes the second hydraulic cylinder ( 7 ) the second pneumatic cylinder ( 5 ), wherein said steps of the sequence are repeated until either the path measuring device ( 18 ) signals a signal that falls below or exceeds a predetermined path setpoint, or reaches a predetermined maximum number of pulses. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine elektropneumatische Steuerung (16) enthält, die ihrerseits ein speicherprogrammierbares elektronisches Steuergerät (17) enthält, das nach einem Einlegen der zu fügenden Bauteile (2, 3) in die Vorrichtung (1), einem Ausfahren des ersten pneumatischen Zylinders (4) bis zum Erreichen eines ersten Grenzdrucks P1 an der Druckmesseinrichtung (15) und einem manuellen Starten des Programms den folgenden Ablauf des Fügeprozesses vorzugsweise mehrfach steuert: • Beaufschlagen des zweiten pneumatischen Zylinders (5) mit Druck, dabei wird von dem zweiten hydraulischen Zylinder ein Ölvolumen auf den ersten hydraulischen Zylinder übertragen, und folgend daraus wird eine impulsartige Kraft von dem ersten hydraulischen Zylinder auf die zu fügenden Bauteile (2, 3) übertragen • nachdem die Druckmesseinrichtung (15) das Erreichen eines zweiten Grenzdrucks P2 meldet, wird der Druck für den zweiten pneumatischen Zylinder (5) abgeschaltet • der erste pneumatische Zylinder fährt weiter aus, dabei wird der erste hydraulische Zylinder (6) eingeschoben und wegen der dabei verdrängten Flüssigkeit und wegen der Elastizität des Hydrauliksystems schiebt der zweite hydraulische Zylinder (7) den zweiten pneumatischen Zylinder (5) in seine Ausgangslage zurück, wobei die genannten Schritte des Ablaufs solange wiederholt werden, bis entweder die Wegmesseinrichtung (18) ein Signal meldet, das einen vorgegebenen Wegsollwert unterschreitet oder überschreitet, oder eine vorgegebene Höchstzahl von Impulsen erreicht ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that the device is an electropneumatic control ( 16 ), which in turn contains a programmable logic controller ( 17 ) after inserting the components to be joined ( 2 . 3 ) into the device ( 1 ), an extension of the first pneumatic cylinder ( 4 ) until a first limit pressure P1 at the pressure measuring device ( 15 ) and a manual start of the program, the following sequence of the joining process preferably multiple controls: • Actuation of the second pneumatic cylinder ( 5 ) with pressure, thereby, an oil volume is transferred from the second hydraulic cylinder to the first hydraulic cylinder, and following therefrom, a pulse-like force is applied from the first hydraulic cylinder to the components to be joined ( 2 . 3 ) after the pressure measuring device ( 15 ) reports the reaching of a second limit pressure P2, the pressure for the second pneumatic cylinder ( 5 ) is switched off • the first pneumatic cylinder continues to drive, whereby the first hydraulic cylinder ( 6 ) and because of the thereby displaced liquid and because of the elasticity of the hydraulic system pushes the second hydraulic cylinder ( 7 ) the second pneumatic cylinder ( 5 ), wherein said steps of the sequence are repeated until either the path measuring device ( 18 ) signals a signal that falls below or exceeds a predetermined path setpoint, or reaches a predetermined maximum number of pulses.
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